WO2004111617A1 - Procede pour predire l’usure d’un pneumatique et systeme pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Procede pour predire l’usure d’un pneumatique et systeme pour sa mise en oeuvre Download PDF

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WO2004111617A1
WO2004111617A1 PCT/EP2004/006331 EP2004006331W WO2004111617A1 WO 2004111617 A1 WO2004111617 A1 WO 2004111617A1 EP 2004006331 W EP2004006331 W EP 2004006331W WO 2004111617 A1 WO2004111617 A1 WO 2004111617A1
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WO
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wear
tire
wheel
vehicle
instant
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/006331
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Arnaud Bocquillon
François Finck
Dominique Guiet
Original Assignee
Societe De Technologie Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • G—PHYSICS
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    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration

Definitions

  • the present invention relates to a method for predicting the wear of at least one tire fitted to a land motor vehicle, and to a wear prediction system for implementing this method.
  • the invention applies to any motor vehicle of the tourism, heavy goods or civil engineering type, as well as to any two-wheeled vehicle of the motorcycle type.
  • the longitudinal and transverse accelerations at the vehicle's center of gravity are measured at each revolution of the wheel (or as a function of time), then the sum of the acceleration information obtained is stored in a matrix .
  • This acceleration information is used to obtain information representative of the forces and attitudes at the wheel centers of the mounted assemblies of the vehicle (such as the longitudinal forces F x , transverse forces F y and vertical forces F z , the angle of drift and the camber angle for each tire and for a combination of transverse and longitudinal accelerations), via a “vehicle” model taking into account the static clamp and camber settings, the static load conditions of the vehicle, the properties of forces and moments relating to tires, and variations in clamp and camber (due to roll, pitch, compliance with transverse and longitudinal forces and self-aligning torque).
  • a “vehicle” model taking into account the static clamp and camber settings, the static load conditions of the vehicle, the properties of forces and moments relating to tires, and variations in clamp and camber (due to roll, pitch, compliance with transverse and longitudinal forces and self-aligning torque).
  • An object of the invention is to propose a new method for predicting the wear and tear of at least one pneumatic tire having 1 rolling bearing including sculptures and that equips a terrestrial motor vehicle, and a system of prediction for the implementation of this method which allows a user, such as the driver of the vehicle, to know in a reliable manner at a given time the degree of wear of said or each tire (or the duration of use remaining or the remaining mileage resulting therefrom), and / or adapting parameters for driving driving assistance systems such as “ABS” (anti-lock braking system) or “ESP” systems.
  • the wear prediction method according to the invention comprises the following successive steps:
  • this method is such that it further comprises the following successive steps:
  • this method comprises, prior to said step (i):
  • step (i) a processing of these accelerations or of these forces measured at each wheel revolution or at these given time intervals in relation to parameters characterizing the vehicle, in order to obtain characteristics at each wheel revolution or at these given time intervals referred to in step (i).
  • said wheel characteristics can be obtained directly from the measurement of the three components of the resultant of forces exerted by the running surface on the contact area of the tire, which is determined by processing at least two circumferential extension or contraction measurements in at least one sidewall of the tire at two fixed points in space, located at different azimuths along the circumference.
  • This contraction or circumferential extension of the flanks is advantageously estimated by measuring the distance between the wires of the carcass ply of the flanks.
  • said driving stresses further comprise the speed V of said vehicle also measured at said center of gravity and / or the load transported by said vehicle.
  • these driving stresses comprise in combination this speed V and this transported load.
  • this method comprises the measurement in real time of static adjustments including the clamp and the camber, prior to said step (iii).
  • the treatment referred to in said step (iii) is also a function of parameters relating to the road surface such as its dry, wet or wet nature (determined for example by the activation or not of the windshield wipers) and / or the temperature of the running floor, for predicting said instantaneous wear characteristics.
  • said actual cumulative wear characteristics referred to in said step (iv) are obtained by an examination of the tire when said stop vehicle (this examination can be simply visual or carried out by means of an appropriate measuring device, for example via a "depth gauge” or laser radiation).
  • said actual cumulative wear characteristics referred to in said step (iv) are obtained by means of measuring the wear of the tire, continuously or discontinuously, of which is provided with the vehicle and which are intended to inform the driver of the vehicle in real time of the reaching of one or more predetermined wear thresholds on at least one of said sculptures.
  • said step (iv) consists in using the means for measuring the wear which are described in the international patent application PCT / EP02 / 10936 in the name of the applicants. Said step (iv) then consists in carrying out a measurement of capacitance or of electrical resistance inside said sculpture, and in deducing therefrom the height of this sculpture by a relation connecting said capacitance or said resistance to this height, for example by providing inside the tire an electronic acquisition module which is connected to said tread below the latter.
  • This measurement of capacitance or resistance values could be carried out by means of a module for acquiring said values which is provided in said tire. It can also be carried out via a capacity measurement relating to the tread, by determining the tuning frequency of a passive resonant circuit comprising at least one capacitor which is formed by the tread and an inductance connected to the capacitor in the tread. tire, by means of an interrogation circuit which is mounted on the wheel or on a fixed part of the vehicle which is adjacent to the wheel.
  • a measurement of the capacity relating to the tread can be carried out by remote supply of the acquisition module via an interrogation circuit mounted on the wheel or on a fixed part of the vehicle adjacent to the wheel, and to be transmitted to the interrogation circuit the capacity measurement acquired by the module via an inductor coupled in the tire to the acquisition module.
  • said step (iv) consists in using the means for measuring the wear which are described in the international patent application PCT / EP02 / 12262 in the name of the applicants.
  • This application presents a method for measuring the wear of a tire, the treads of which are connected together by grooves, the vehicle comprising a chassis and a suspension device ensuring a flexible connection between the chassis and the wheel, and said step.
  • (iv) then consists of: a) carrying out at a given time a measurement of a value representative of the distance between, on the one hand, a first point integral with said suspension device which faces said tire and which occupies one position or a plurality of positions such as the orthogonal projection of said first point on the median circumferential plane of said tire remains at equal distance from that of the axis of said wheel on said plane, or a second point secured to said chassis which faces said tire, and, on the other hand, the apex of at least one of said sculptures facing said first or second point, b) either, in a first case, to perform at said given time a measurement of a reference value representative of a distance measured between said first or second point and the bottom of one of said grooves opposite said first or second point, or, in a second case, to subsequently carry out a measurement of another representative reference value a distance measured between said first point and one of said vertices, and c) comparing the value measured in paragraph a) with the reference value measured in
  • said step (iv) consists in using the measurement means described in the international patent application PCT / EP03 / 00888 in the name of the applicants.
  • Said step (iv) then comprises the assignment, to a discrete variable of impedance representative of the impedance of a passive tuned circuit contained in at least one of the sculptures, of a discrete variable of wear representative of wear of the sculpture.
  • said step (iv) then comprises the measurement of resonance frequencies of the tuned circuit which are respectively representative of values of the variable of impedance, and the comparison of each frequency measured with one or more reference resonance frequencies which are each representative of a wear of the sculpture below at least one of the thresholds.
  • the tuned circuit includes a coil and n (n> 1) capacitor (s) mounted (s) in bypass across the coil.
  • said step (iv) consists in using the means for measuring the wear which are described in the international patent application PCT / EP03 / 00557 in the name of the applicants.
  • Said step (iv) then comprises the assignment, to an energy variable representative of the energy of electromagnetic radiation such as visible light transmitted from the exterior space to the interior space of said pneumatic through at least one of said sculptures, a wear variable representative of the wear of said one or more sculptures.
  • said energy variable is itself representative of the outcrop of a means of transmitting electromagnetic radiation on the surface of the top of said sculpture.
  • the tire for the implementation of this step (iv) then comprises in its mass at least one means of transmitting electromagnetic radiation which is designed to be able to transmit through at least one of said treadings incident radiation from space outside the tire to the space inside it, from the moment when this transmission means is flush with the surface of the top of said tread.
  • the or each transmission means is permeable to visible light (ie translucent or transparent) and it can for example be made of rubber (s) or of one or more optical fiber (s).
  • said actual cumulative wear characteristics referred to in said step (iv) are obtained by means of measurement means provided on said vehicle for measuring the average wear of said sculptures on an axial section of said tire.
  • said step (iv) successively consists of: estimating the value R ⁇ 4 of the rolling radius of said tire at an instant t, - comparing this estimated value R e , t to at least one reference value R ⁇ t o for this rolling radius corresponding to a determined degree of wear of the same tire at an instant prior to, by calculating the ratio R ⁇ t / R ⁇ t o, to be deduced from this ratio R e 1 / R 610 le average wear ratio over an axial section of the tire which is equal to the average height h t of the treads at time t over their average height h t0 at time to, by means of a wear law specific to this tire audit.
  • 1 adite value R 6 1 of the rolling area of said tire at an instant t is estimated by: the measurement at an instant td oned with a bear shade of 1 ar ear on 1 watercolor e st m ontée 1 pneumatic edit from said previous instant to, the measurement at this instant t of the distance traveled by said vehicle since said previous instant to, obtaining a theoretical value Ru ,, t of the rolling radius at this instant t by the ratio of said distance traveled over said number of wheel turns at said instant t, Ia measurement at this instant t of corrective parameters relating to the running conditions of said vehicle, comprising in particular the temperature and pressure internal to said tire, the load and the engine or brake torque applied to said tire, and the calculation of said estimated value R 6, , of the rolling radius of said tire at said instant t from said theoretical value R th , t and from said corrective parameters.
  • said prediction method is such that said step (vi) comprises an initialization of said or each cumulative predicted characteristic obtained in (iii) for the next prediction cycle, taking into account the existing difference between the value of said or each cumulative predicted characteristic and that of the corresponding actual cumulative wear characteristic measured in (iv).
  • said prediction method is such that said step (vi) comprises an adaptive correction of the processing operations provided for in said steps (ii) and
  • said predicted instantaneous wear characteristics and / or said cumulative wear characteristics obtained in (iii) are representative of one or more determined circumferential axial zones of said tread.
  • the prediction method according to the invention advantageously comprises the information in real time of the driver of said vehicle of wear, either of all the sculptures, or of that (s) of them most worn.
  • the method according to the invention for predicting wear makes it possible to know reliably at a given instant not only the degree of wear of a tire, but also the remaining service life or the mileage resulting from it.
  • this prediction method according to the invention can be used to provide the predicted wear characteristics to the driving algorithms that the vehicle security system includes, these algorithms being provided for controlling assistance systems for driving such as “ABS” or “ESP” systems, so as to adapt the control parameters of these systems.
  • a wear prediction system for implementing the prediction method detailed above is such that it essentially comprises: a memory of vehicles for reading and writing containing a database relating to a plurality of land motor vehicles each provided with tires mounted on wheels, this database comprising, for each vehicle, its mass, its geometric characteristics and its drift stiffness characteristics, means for obtaining, at each wheel turn or at given time intervals, wheel characteristics relating to at least one wheel comprising the forces applied to the center of this wheel in the longitudinal X, transverse Y and vertical Z directions and the camber angles ⁇ and drift ⁇ , a memory of read and write tires containing a database relating to a plurality of different tires, such as e their dimensions and the geometric and mechanical characteristics of each of their tread patterns, a first processing unit provided for processing said wheel characteristics in relation to tire parameters extracted from said tire memory characterizing the tire mounted on said wheel, and for deduce therefrom, at each wheel revolution or at these given time intervals, the contact characteristics of said tread patterns characterizing the contact area of said tire with the road surface which are representative
  • said wear prediction system further comprises: - measuring means provided for measuring in real time and at each wheel revolution or at these given time intervals, rolling stresses which are applied to the center of gravity of the vehicle when driving, and which include the intensities of the longitudinal accelerations ⁇ x and transverse ⁇ Y or the corresponding longitudinal and transverse forces F x and F Y , and - a third processing unit provided for processing said accelerations or said forces measured at each wheel revolution or at these time intervals in relation to said parameters of vehicle, for obtaining at each wheel revolution or at these intervals said wheel characteristics.
  • said driving stresses also include the speed V of said vehicle also measured at said center of gravity and / or the load transported by said vehicle.
  • said wear prediction system further comprises, upstream of said second processing unit, means for real-time measurement of static adjustments comprising the clamp and the camber.
  • said second processing unit is provided for predicting said instantaneous wear characteristics as a function of parameters relating to the road surface such as its dry, wet or wet nature (determined for example by setting or not wipers) and / or the temperature of said floor.
  • the system comprises means for measuring said real characteristics of cumulative wear mounted on said vehicle and intended to inform the driver of the vehicle in real time of the reaching of one or more several predetermined wear thresholds on at least one of said sculptures.
  • said measuring means are provided for measuring the capacity or the electrical resistance inside said sculpture, and for deducing therefrom the height of said sculpture by a relation connecting said capacity or said resistance to this height.
  • the measuring means are provided for: a) carrying out at a given instant a measurement of a value representative of the distance between, on the one hand, a first point integral with said suspension device which makes facing said tire and which occupies one position or a plurality of positions such as the orthogonal projection of said tire first point on the median circumferential plane of said tire remains at equal distance from that of the axis of said wheel on said plane, or a second point secured to said chassis which faces said tire, and, on the other hand, the top of the '' at least one of said sculptures facing said first or second point, b) or, in a first case, at said given time make a measurement of a reference value representative of a distance measured between said first or second point and the bottom one of said grooves opposite
  • said measurement means are provided for assigning, to a discrete impedance variable representative of the impedance of a tuned circuit passive contained in at least one of the sculptures, a discrete variable of wear representative of the wear of the sculpture.
  • said measuring means are provided for assigning, to an energy variable representative of the energy of an electromagnetic radiation such that the visible light transmitted from the exterior space to the interior space of said tire through at least one of said treads, a wear variable representative of the wear of said one or more treads.
  • Said energy variable is itself representative of the outcrop of a means of transmitting electromagnetic radiation on the surface of the top of said element.
  • said means for measuring said real characteristics of cumulative wear are provided on the vehicle to measure the average wear of said treads on an axial section of said tire.
  • said measurement means are provided for:
  • first means provided for measuring at a given instant t the number of revolutions of the wheel on which said tire is mounted from said previous instant to, second means provided for measuring at this instant t the distance traveled by said vehicle since said previous instant to, third means provided for measuring at this instant t corrective parameters relating to the running conditions of said vehicle, comprising in particular the temperature and pressure internal to said tire, the load and the engine or brake torque applied to said tire, and - a computer edge provided to provide a theoretical value R th , t of the rolling radius at this instant t by the ratio of distance traveled / number of wheel revolutions at this instant t, to calculate said estimated value R ⁇ 1 of the rolling radius at this instant t from the theoretical value Ra 1 , and corrective parameters, to calculate the ratio of this estimated value Re , t to the estimated value R e , t o of the rolling radius at said instant t 0 and to deduce therefrom said average wear ratio.
  • said first means include an anti-lock braking system "ABS” associated with an electronic stability device programmed "ESP".
  • ABS anti-lock braking system
  • ESP electronic stability device programmed
  • said second means are provided for measuring said distance traveled either directly by means of a reversing radar, or indirectly by means of a global positioning system " GPS ”, ie from the actual vehicle speed / wheel angular speed ratio.
  • said actual speed ratio of the vehicle / angular speed of the wheel is advantageously given by the association of an anti-collision radar with an anti-lock braking system "ABS”.
  • Fig. a single is a block diagram illustrating the essential constituent elements, according to an exemplary embodiment of the invention, of a system for predicting the wear of at least one tire fitted to a land motor vehicle, and the main stages of a wear prediction method implemented by means of this system.
  • a wear prediction system essentially comprises: as an option only: a journey memory 10 for reading and writing containing a database relating to a plurality of journeys for vehicles motorized land, for example road or motorway type circuits; a memory of vehicles 20 with 1 reading and writing containing a data base relating to a plurality of land motor vehicles each provided with tires mounted on wheels, this database comprising in particular, for each vehicle, its mass, its geometric characteristics (such as the height of its center of gravity, its wheelbase, its track, its initial adjustments in clamp and in watering, 1 ac elasto-cmematic aracté ⁇ sation of its connection to the ground), and its characteristics de ⁇ ve rigidity; measurement means 30 provided for measuring in real time and at each turn of the wheel or at given time intervals, rolling stresses 31 which are applied to the center of gravity of any one of these vehicles being driven (optionally from parameters 11 contained in the memory 10 characterizing one of said selected paths) and which include in particular
  • a processing unit 40 provided for processing the rolling stresses 31 measured at each wheel revolution or at these time intervals given by the measurement means 30 in relation to parameters 21 extracted from the memory 20 specifically characterizing the selected vehicle, and in order to deduce therefrom, at each wheel revolution or at these time intervals, the wheel characteristics 41, - at least one memory of tires 50 for reading and ignition containing a database relating to a plurality of different tires, such as their dimensions and the geometric and mechanical characteristics of each of their sculptures î, a processing unit 60 provided for processing the wheel characteristics 41 in relation to parameters 51 extracted from the memory 50 specifically characterizing the tire mounted on the wheel, and for deducing therefrom at each wheel revolution or at these given time intervals of the characteristics 61 of sculptures i characterizing the contact area of the tire with the ground of rolling which are representative of the forces applied to each tread 1 in the directions X, Y and Z, a processing unit 70 provided for predicting, from said characteristics 61 of treads i and possibly parameters relating to the rolling ground such as its character dry or wet and / or
  • the memory 20 containing the vehicle-related database comprises for example the following parameters 21 for each vehicle:
  • Transmission type traction or propulsion
  • Wheelbase distance between the front axle and the rear axle: E in m
  • Static wheel clamps front / rear: BlO and B20 in degrees
  • Camber coefficients induced by the roll front / rear: GB 1, GB2 (degrees / degrees),
  • the measuring means 30 comprise accelerometers or dynamometers respectively provided for measuring at each wheel revolution or at given time intervals the intensities of the longitudinal accelerations ⁇ x and transverse ⁇ y or else of the corresponding forces F x and F y a applied at the excited center of a given vehicle, these values of accelerations or forces being provided for example in the form of bi-histograms ⁇ x / ⁇ y or F x / F y (abscissa / ordinate) constructed at the spatial frequency of the wheel revolution or by time integration. It will be noted that these accelerations or these forces can also be obtained from “ABS”, “ESP” or “GPS” systems.
  • these measuring means 30 could be replaced by means provided for directly measuring the characteristics of the wheel 41 (comprising the forces applied to the center of the wheel in the directions X, Y and Z and the camber angles ⁇ and drift ⁇ ) from the measurement of the three components of the resultant of forces exerted by the running surface on the contact area of the tire, the water color is determined by processing at least two extension measurements or of circumferential contraction in at least one sidewall of the tire at two fixed points in space, located at different azimuths along the circumference.
  • This contraction or circumferential extension of the flanks is advantageously estimated by measuring the distance between the wires of the carcass ply of the flanks.
  • the optional processing unit 40 is for example provided for processing this bi-histogram of accelerations or forces and for deducing therefrom at each wheel revolution or at these given time intervals the forces applied to the wheel center in said directions X, Y, Z and the camber angles ⁇ and drift ⁇ (the speed V of the vehicle being entered or not in this unit 40 as a constant depending on the chosen circuit).
  • the input data are these accelerations ⁇ x and ⁇ y , the static load of the vehicle and possibly the speed and the angle at the wheel, and we first calculate the forces applied to each axle.
  • the forces Z per axle are determined from the overall load of the vehicle and its geometry. Then, from the acceleration ⁇ y and the geometry of the vehicle, the forces Y per axle are determined. Then, from the acceleration ⁇ x , the geometry of the vehicle, the braking law and the distributions of traction, the forces X per axle are calculated. Indeed, the vehicle is subjected to an aerodynamic resistance force, the rolling resistance of the front axle and the rear axle and to a driving or braking torque force (the distribution of this force between the front axle and the rear axle depending on the vehicle design and, in the case of braking, the braking law defines the front / rear distribution of this force).
  • the X forces per axle are determined. Then are calculated the efforts Z per wheel, taking into account the longitudinal and transverse load transfers.
  • the total vertical load on a wheel is the sum of the static load on the wheel (equal to half the load on the axle) and of the load variations respectively due to the longitudinal load transfers (pitch balance) and transverse (balance in roll).
  • the forces Y per wheel are calculated, via the calculation of the sum of the induced deflections and the induced camber (induced by the roll and under vertical clearance), of the rear wheel deflection (calculation of the cradle travel and e fforts Y of the rear wheels) and drift angles of the front wheels (calculation of the steering wheel steering angle and of the forces Y of the front wheels).
  • the tire memory 50 containing the tire database contains in particular parameters for each tire, such as the inside diameter “at the seat” of the tire, its outside diameter H, its axial width B and its aspect ratio H / B, and the geometric and mechanical characteristics of each sculpture i including in particular the rubber heights h ,, the rate of notching (also called “void rate”) of each sculpture î in the contact area, and the stiffnesses Rx, and Ry 1 of the sculpture i in the directions X and Y
  • the processing unit 60 is provided for processing the force information applied to the wheel center and the camber and deflection angles in relation to these tire parameters 51 extracted from memory 50, via a tire model or law, for deduce therefrom at each revolution of the wheel or at these given time intervals the said tread characteristics 61 in the area of contact of the tire with the running surface, such as for example: the forces f Xl , f Yl , f z , on each sculpture i in the directions X, Y, Z, respectively, and the length L 1 and the width I 1 of each sculpture i in the contact area.
  • course memory 10 as an option can be used for “registration” of the processing units 40 or 60, to take account of the specificity of the rolling ground, for example
  • the processing unit 70 is provided for predicting via a model or wear law such as the Archard's law well known to those skilled in the art J.F. ARCHARD (see the article on this subject).
  • These wear characteristics 71 are in particular a function of the smoothed length of each sculpture i in the contact area. , of the aforementioned efforts f ⁇ ls fy ,, f Zl on each sculpture î, of the abrasion of the material constituting each sculpture î, of the length L 1 and of the width I 1 thereof.
  • the processing unit 70 can provide information on overall wear or else discriminated by areas of the tire (relating to all or one or more areas of said tire which are, for example, distributed over the axial width thereof. ci, such as the shoulders and / or one or more zones admitting for the plane of symmetry the median circumferential plane of the tire or else situated on either side of this plane between said shoulders).
  • said wear information 72 predicted on a cycle of period T is obtained by accumulating on the number of turns comp ⁇ s in this cycle or by temporal integration this instantaneous information 71. As indicated above, it will be noted that this information cumulative 72 obtained can be global or else discriminated by areas of the tire. This predicted information 72 is then compared via the registration unit 90 to wear information 82 previously integrated in the registration unit and having been obtained directly:
  • means 80 for measuring the wear of the tire continuously or discontinuously (when the vehicle is stopped and / or running), which is provided to the vehicle to inform the driver in real time reaching one or more predetermined wear thresholds, either on at least one tread i, or on average on an axial section of the tire.
  • the system When the system is designed to use actual cumulative wear values obtained by means of a visual observation or measurements independent of the vehicle, for example with a depth gauge, it includes means for simply receiving these values and integrating them into memory. These means can include a socket on which one can connect a box with a keyboard to enter them manually. We can also consider directly connecting the system and an external measuring device via this socket.
  • means 80 for measuring the wear on at least one tread i of the tire (or on each of the treads i) advantageously those described in the abovementioned international patent applications are used: PCT / EP02 / 10936, PCT / EP02 / 12262, PCT / EP03 / 00888 and PCT / EP03 / 00557.
  • means 80 for measuring the average wear on an axial section of the tire means are advantageously used for estimating the value R e , t of the rolling radius of the tire at an instant t, then to compare this.
  • stimulated value r e , t at least one reference value R e0 for this rolling radius corresponding to a determined degree of wear of the same tire at an instant prior to (corresponding for example to zero wear of the tire ) by calculating the ratio Re, t / Re, to, then deducing from this ratio R ⁇ , / Re, t o the average wear ratio over an axial section of the tire which is equal to the average height h t of the treads at time t over their average height h ⁇ at time to, via a tire-specific wear law.
  • These means 80 for measuring the rolling radius of the tire or tires essentially comprise, in the vehicle fitted therewith: - first means for measuring at a given time t the number of revolutions of the wheel on which the or each tire is mounted from a reference instant to, comprising advantageously an ABS system associated with an ESP system, these two systems making it possible to obtain a measurement accuracy of the number of wheel turns to within about 1/48 or 1/96 of a turn; second means for measuring at this instant t the distance traveled by the vehicle since this instant to, either directly by means of a reversing radar (comprising in a known manner ultrasound sensors), either indirectly via a global positioning system (GPS), or even from the real speed ratio of the vehicle / angular speed of the wheel which is be given by the association of an anti-collision radar with an ABS system; third means for measuring at this instant t corrective parameters relating to the running conditions of the vehicle, these third means comprising in particular the temperature and the pressure internal to the tire, the load and the engine or throttle torque applied to this tire,
  • the on-board computer 110 continuously or on request informs the driver of the vehicle of the wear corresponding either to all the sculptures or to the one (s) of them which is or are the most worn, or to the sculptures or to the one or more of them which is or are the most worn on one or more zones of the tire in an axial section thereof.
  • This computer 110 can also inform the driver of the remaining usage time or of the remaining mileage taking this wear into account, and / or adapt the driving parameters of driving assistance systems such as “ABS” or “ESP” systems.

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Abstract

L'invention conce rne un procédé pour prédire l’usure d'un pneumatique comportant des sculptures, comprenant les étapes successives suivantes: (i) l’obtention à chaque tour de roue ou à des intervalles de temps donnés de caractéristiques de roue (41) relatives à au moins une roue comprenant les efforts appliqués au centre de cette roue dans les directions longitudinale, transversale et verticale et des angles de carrossage Ϝ et de dérive δ, (ii) un traitement des caractéristiques de roue (41) en relation avec des paramètres (51) du pneumatique, pour I 'obtention à chaque tour de roue ou à ces intervalles de caractéristiques de contact (61) des sculptures caractérisant l’aire de contact du pneumatique avec le sol qui sont représentatives des efforts appliqués sur chaque sculpture dans les directions longitudinale, transversale et verticale, (iii) un traitement des caractéristiques de contact (61) pour prédire des caractéristiques instantanées d'usure (71) représentatives de l’usure de chaque sculpture à chaque tour de roue ou à ces intervalles, et une sommation de ces caractéristiques instantanées sur une période donnée pour obtenir, pour chaque sculpture, des caractéristiques prédites d'usure cumulée, (iv) une mesure à un instant donné d'au moins une caractéristique réelle d'usure cumulée (82) du pneumatique sur au moins l’une des sculptures ou en moyenne sur une section axiale du pneumatique, (v) une comparaison d'au moins l’une des caractéristiques prédites cumulées (72) obtenues en (iii) A la caractéristique réelle (82) correspondante mesurée en (iv), et (vi) une prise en compte du résultat de la comparaison prévue en (v) pour la réalisation d'un nouveau cycle de prédiction de caractéristiques corrigé6es d'usure instantanée et d'usure cumulée.

Description

Procédé pour prédire l'usure d'un pneumatique et système pour sa mise en œuvre
La présente invention concerne un procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique équipant un véhicule terrestre à moteur, et un système de prédiction de l'usure pour la mise en œuvre de ce procédé. L'invention s'applique à tout véhicule automobile de type tourisme, poids lourd ou génie civil, ainsi qu'à tout véhicule à deux roues de type motocyclette.
II est connu de prédire l'usure d'un pneumatique équipant un véhicule automobile en tenant compte à la fois d e l 'usage q ui e st fait d u v éhicule en r oulage ( i.e. du caractère p lus o u m oins sévère de la conduite du véhicule), des caractéristiques propres de ce véhicule et de celles du pneumatique, par l'article « Evaluation of Tire Wear Performance, Olivier Le Maître, Manfred Sϋssner, César Zarak - Society of Automotive Engineers (SAE) Technical Paper Séries 980256, pp. 46-47 (International Congress and Exposition Détroit, Michigan, February 23-26, 1998) ».
Pour estimer la sévérité de la conduite du véhicule, on mesure à chaque tour de roue (ou en fonction du temps) les accélérations longitudinales et transversales au centre de gravité du véhicule, puis on stocke la somme des informations d'accélérations obtenues dans une matrice.
On utilise ces informations d'accélérations pour obtenir des informations représentatives des efforts et attitudes aux centres-roues des ensembles montés du véhicule (telles que les efforts longitudinaux Fx, transversaux Fy et verticaux Fz, l'angle de dérive et l'angle de carrossage pour chaque p neumatique et pour une combinaison d'accélérations transversale et longitudinale), par l'intermédiaire d'un modèle « véhicule » rendant compte des réglages statiques de pince et de carrossage, des conditions de charge statique du véhicule, des propriétés de forces et de moments relatives aux pneumatiques, et des variations de pince et de carrossage (dues au roulis, au tangage, à la conformité aux forces transversales et longitudinales et au couple d'auto-alignement).
On utilise ensuite un modèle « pneumatique » ou modèle d'usure du pneumatique pour prédire l'usure à partir de conditions données appliquées aux centres-roues (en fonction de Fx, Fγ, Fz, de l'angle de dérive et de l'angle de carrossage pour un pneumatique donné). Ce modèle d'usure prend en compte les spécifications mécaniques des fonctions du pneumatique (rigidités de la bande de roulement, du sommet et des flancs) basées sur des résultats d'éléments finis et sur des données expérimentales, et il permet de prédire la distribution locale des contraintes et la vitesse de glissement dans l'aire de contact, à partir desquelles on peut prédire l'usure de la bande de roulement. Un but de l'invention est de proposer un nouveau procédé pour prédire l'usure d'au moins un p neumatique d ont 1 a b ande d e roulement c omporte d es sculptures e t q ui é quipe u n v éhicule terrestre à moteur, et un système de prédiction pour la mise en œuvre de ce procédé qui permette à un utilisateur, tel que le conducteur du véhicule, de connaître d'une manière fiable à un instant donné le degré d'usure dudit ou de chaque pneumatique (ou la durée d'usage restante ou encore le kilométrage restant qui en résultent), et/ou d'adapter des paramètres de pilotage de systèmes d'aide à la conduite tels que des systèmes « ABS » (système de freinage antiblocage) ou « ESP »
(dispositif électronique de stabilité programmé), cela en fonction de caractéristiques d'usage dudit véhicule.
A cet effet, le procédé de prédiction de l'usure selon l'invention comprend les étapes successives suivantes :
(i) l'obtention à chaque tour de roue ou à des intervalles de temps donnés de caractéristiques de roue relatives à au moins une roue comprenant les efforts appliqués au centre de cette roue dans les directions longitudinale, transversale et verticale et les angles de carrossage γ et de dérive δ,
(ii) un traitement desdites caractéristiques de roue en relation avec des paramètres caractérisant le pneumatique monté sur ladite roue, pour l'obtention à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés de caractéristiques de contact desdites sculptures caractérisant l'aire de contact dudit pneumatique avec le sol de roulage qui sont représentatives des efforts appliqués sur chaque sculpture dans lesdites directions longitudinale, transversale et verticale, et
(iii) un traitement des caractéristiques de contact pour prédire des caractéristiques instantanées d'usure représentatives de l'usure de chaque sculpture à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés, et une sommation de ces caractéristiques instantanées sur une période donnée pour obtenir, pour chaque sculpture, des caractéristiques prédites d'usure cumulée, ce procédé selon l'invention est tel qu'il comprend en outre les étapes successives suivantes :
(iv) une mesure à un instant donné d'au moins une caractéristique réelle d'usure cumulée du pneumatique sur au moins l'une des sculptures ou en moyenne sur une section axiale du pneumatique,
(v) une comparaison d'au moins l'une desdites caractéristiques prédites cumulées obtenues en (iii) à la caractéristique réelle correspondante mesurée en (iv), et
(vi) une prise en compte du résultat de la comparaison prévue en (v) pour la réalisation d'un nouveau cycle de prédiction de caractéristiques corrigées d'usure instantanée et d'usure cumulée. Avantageusement, ce procédé comprend, antérieurement à ladite étape (i) :
- une mesure en temps réel et à chaque tour de roue ou à intervalles de temps donnés de sollicitations de roulage qui sont appliquées au centre de gravité dudit véhicule en roulage et qui comprennent les intensités des accélérations longitudinales γx et transversales γy ou bien les forces longitudinales et transversales correspondantes Fx et FY, (ces accélérations ou ces forces étant mesurées par des accéléromètres ou des dynamomètres, ou bien étant obtenues à partir de systèmes « ABS » ou « ESP » ou encore à partir d'un système mondial de positionnement « GPS »), puis
- un traitement de ces accélérations ou de ces forces mesurées à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés en relation avec des paramètres caractérisant le véhicule, pour l'obtention à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés des caractéristiques visées à l'étape (i).
On notera que lesdites caractéristiques de roue peuvent être obtenues directement à partir de la mesure des trois composantes de la résultante d'efforts exercés par le sol de roulage sur l'aire de contact du pneumatique, laquelle est déterminée par traitement d'au moins deux mesures d'extension ou de contraction circonférentielle dans au moins un flanc du pneumatique en deux points fixes dans l'espace, situés à des azimuts différents le long de la circonférence. Cette contraction ou extension circonférentielle des flancs est avantageusement estimée par la mesure de la distance entre les fils de la nappe carcasse des flancs. On se reportera au document de brevet WO-A-03/014693 au nom des demanderesses pour une description détaillée de cette mesure des caractéristiques de roue à partir des efforts dans l'aire de contact.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites sollicitations de roulage comprennent en outre la vitesse V dudit véhicule mesurée également audit centre de gravité et/ou la charge transportée par ledit véhicule. De préférence, ces sollicitations de roulage comprennent en combinaison cette vitesse V et cette charge transportée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ce procédé comprend la mesure en temps réel de réglages statiques comprenant la pince et le carrossage, antérieurement à ladite étape (iii).
Selon une autre caractéristique de l'invention, le traitement visé à ladite étape (iii) est en outre fonction de paramètres relatifs au sol de roulage tels que son caractère sec, humide ou mouillé (déterminé par exemple par la mise en action ou non des essuie-glaces) et/ou de la température du sol de roulage, pour la prédiction desdites caractéristiques instantanées d'usure.
- Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdites caractéristiques réelles d'usure cumulée visées à ladite étape (iv) sont obtenues par un examen du pneumatique à l 'arrêt dudit véhicule (cet examen pouvant être simplement visuel ou bien réalisé au moyen d'un dispositif de mesure appropriée, par exemple via un « profondimètre » ou un rayonnement laser).
- Selon une première variante de ce mode de réalisation, lesdites caractéristiques réelles d'usure cumulée visées à ladite étape (iv) sont obtenues par l'intermédiaire de moyens de mesure de l'usure du pneumatique, en continu ou en discontinu, dont est pourvu le véhicule et qui sont destinés à informer en temps réel le conducteur du véhicule de l'atteinte d'un ou de plusieurs seuils prédéterminés d'usure sur au moins l'une desdites sculptures.
Selon un premier exemple de réalisation selon l'invention de cette première variante, ladite étape (iv) consiste à utiliser les moyens de mesure de l'usure qui sont décrits dans la demande de brevet internationale PCT/EP02/10936 au nom des demanderesses. Ladite étape (iv) consiste alors à réaliser une mesure de capacité ou de résistance électrique à l'intérieur de ladite sculpture, et à en déduire la hauteur de cette sculpture par une relation reliant ladite capacité ou ladite résistance à cette hauteur, par exemple en prévoyant à l'intérieur du pneumatique un module électronique d'acquisition qui est connecté à ladite sculpture en dessous de cette dernière.
Cette m esure d es v aleurs de c apacité o u d e r ésistance p eut ê tre r éalisée au m oyen d 'un module d'acquisition desdites valeurs qui est prévu dans ledit pneumatique. Elle peut également être réalisée via une mesure de capacité relative à la sculpture, en déterminant la fréquence d'accord d'un circuit résonnant passif comportant au moins un condensateur qui est formé par la sculpture et une inductance reliée au condensateur dans la bande de roulement du pneumatique, au moyen d'un circuit d'interrogation qui est monté sur la roue ou sur une partie fixe du véhicule qui est adjacente à la roue.
Dans le premier cas précité, on peut réaliser une mesure de capacité relative à la sculpture par téléalimentation du module d'acquisition via un circuit d'interrogation monté sur la roue ou sur une partie fixe du véhicule adjacente à la roue, et à transmettre au circuit d'interrogation la mesure de capacité acquise par le module via une inductance couplée dans le pneumatique au module d'acquisition.
Selon un second exemple de réalisation selon l'invention de cette première variante, ladite étape (iv) consiste à utiliser les moyens de mesure de l'usure qui sont décrits dans la demande de brevet internationale PCT/EP02/ 12262 au nom des demanderesses. Cette demande présente un procédé de mesure de l'usure d'un pneumatique dont les sculptures sont reliées entre elles par des sillons, le véhicule comportant un châssis et un dispositif de suspension assurant une liaison flexible entre le châssis et la roue, et ladite étape (iv) consiste alors : a) à effectuer à un instant donné une mesure d'une valeur représentative de la distance entre, d'une part, un premier point solidaire dudit dispositif de suspension qui fait face audit pneumatique et qui occupe une position ou une pluralité de positions telles que la projection orthogonale dudit premier point sur le plan circonférentiel médian dudit pneumatique reste à égale distance de celle de l'axe de ladite roue sur ledit plan, ou un second point solidaire dudit châssis qui fait face audit pneumatique, et, d'autre part, le sommet de l'une au moins desdites sculptures en regard dudit premier ou second point, b) soit, dans un premier cas, à effectuer audit instant donné une mesure d'une valeur de référence représentative d'une distance mesurée entre ledit premier ou second point et le fond de l'un desdits sillons en regard dudit premier ou second point, soit, dans un second cas, à effectuer ultérieurement une mesure d'une autre valeur de référence représentative d'une distance mesurée entre ledit premier point et l'un desdits sommets, et c) à comparer la valeur mesurée au paragraphe a) à la valeur de référence mesurée au paragraphe b) pour en déduire, dans ledit premier cas, une information d'usure représentative de la hauteur de ladite sculpture par mesure différentielle audit instant, et, dans ledit second cas, une information d'usure représentative de l'évolution de l'usure du sommet de ladite sculpture dans un intervalle de temps donné.
Selon un troisième exemple de réalisation selon l'invention de cette première variante, ladite étape (iv) consiste à utiliser les moyens de mesure décrits dans la demande de brevet internationale PCT/EP03/00888 au nom des demanderesses. Ladite étape (iv) comprend alors l'affectation, à une variable discrète d'impédance représentative de l'impédance d'un circuit accordé passif contenu dans l'une au moins des sculptures, d'une variable discrète d'usure représentative de l'usure de la sculpture. Avantageusement, ladite étape (iv) comprend alors la mesure de fréquences de résonance du circuit accordé qui sont respectivement représentatives de valeurs de la variable d'impédance, et la comparaison de chaque fréquence mesurée avec une ou des fréquences de résonance de référence qui sont chacune représentatives d'une usure de la sculpture en deçà de l'un au moins des seuils. De préférence, le circuit accordé comporte une bobine et n (n > 1) condensateur(s) monté(s) en dérivation aux bornes de la bobine.
Selon un quatrième exemple de réalisation selon l 'invention de cette première variante, ladite étape (iv) consiste à utiliser les moyens de mesure de l'usure qui sont décrits dans la demande de brevet internationale PCT/EP03/00557 au nom des demanderesses. Ladite étape (iv) comprend alors l'affectation, à une variable d'énergie représentative de l'énergie d'un rayonnement électromagnétique tel que la lumière visible transmis de l'espace extérieur à l'espace intérieur dudit pneumatique à travers l'une au moins desdites sculptures, d'une variable d'usure représentative de l'usure de ladite ou desdites sculptures. Selon une autre caractéristique de cette étape (iv), ladite variable d'énergie est elle-même représentative de l'affleurement d'un moyen de transmission de rayonnements électromagnétiques à la surface du sommet de ladite sculpture. Le pneumatique pour la mise en œuvre de cette étape (iv) comporte alors dans sa masse au moins un moyen de transmission des rayonnements électromagnétiques qui est prévu pour pouvoir transmettre à travers l'une au moins desdites sculptures un rayonnement incident issu de l'espace extérieur au pneumatique à l'espace intérieur à celui-ci, à partir du moment où ce moyen de transmission affleure à la surface du sommet de ladite sculpture. De préférence, le ou chaque moyen de transmission est perméable à la lumière visible (i.e translucide ou transparent) et il peut être par exemple constitué de caoutchouc(s) ou d'une ou plusieurs fibre(s) optique(s).
- Selon une seconde variante de réalisation de l'invention, lesdites caractéristiques réelles d'usure cumulée visées à ladite étape (iv) sont obtenues par l'intermédiaire de moyens de mesure prévus sur ledit véhicule pour la mesure de l'usure moyenne desdites sculptures sur une section axiale dudit pneumatique.
Avantageusement selon cette seconde variante, ladite étape (iv) consiste successivement : à estimer la valeur R^4 du rayon de roulement dudit pneumatique à un instant t, - à comparer cette valeur estimée Re,t à au moins une valeur de référence R^to pour ce rayon de roulement correspondant à un degré déterminé d'usure du même pneumatique à un instant antérieur to, en calculant le rapport R^t/ R^to , à déduire de ce rapport Re 1 / R610 le rapport d'usure moyenne sur une section axiale du pneumatique qui est égal à la hauteur moyenne ht des sculptures à l'instant t sur leur hauteur moyenne ht0 à l'instant to, par l'intermédiaire d'une loi d'usure spécifique audit pneumatique.
Selon une autre caractéristique de c ette seconde variante, 1 adite valeur R6 1 du r ayon de roulement dudit pneumatique à un instant t est estimée par : la m esure à un instant t d onné d u n ombre d e t ours de 1 a r oue sur 1 aquelle e st m ontée 1 edit pneumatique depuis ledit instant antérieur to, la mesure à cet instant t de la distance parcourue par ledit véhicule depuis ledit instant antérieur to, l'obtention d'une valeur théorique Ru,,t du rayon de roulement à cet instant t par le rapport de ladite distance parcourue sur ledit nombre de tours de roue audit instant t, Ia mesure à cet instant t de paramètres correctifs relatifs aux conditions de roulage dudit véhicule, comprenant notamment la température et la pression internes audit pneumatique, la charge et le couple moteur ou freineur appliqués audit pneumatique, et le calcul de ladite valeur estimée R6,, du rayon de roulement dudit pneumatique audit instant t à partir de ladite valeur théorique Rth,t et desdits paramètres correctifs.
Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit procédé de prédiction est tel que ladite étape (vi) comprend une initialisation de ladite ou chaque caractéristique prédite cumulée obtenue en (iii) pour le cycle suivant de prédiction, compte tenu de la différence existant entre la valeur de ladite ou chaque caractéristique prédite cumulée et celle de la caractéristique réelle d'usure cumulée correspondante mesurée en (iv).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit procédé de prédiction est tel que ladite étape (vi) comprend une correction adaptative des traitements prévus auxdites étapes (ii) et
(iii) lors du cycle suivant de prédiction, compte tenu du rapport entre ladite ou chaque caractéristique prédite cumulée obtenue en (iii) et la caractéristique réelle d'usure cumulée correspondante mesurée en (iv).
On notera que d'autres modes d'initialisation ou de « recalage » plus complexes sont également u tilisables, p ar exemple u tilisant 1 a c aractéristique d e v itesse d 'usure s ur 1 es d erniers kilomètres parcourus, pour corriger la caractéristique d'usure prédite cumulée.
D'une manière générale, on notera que lesdites caractéristiques prédites d'usure instantanées et/ou lesdites caractéristiques d'usure cumulée obtenues en (iii) sont représentatives d'une ou plusieurs zones axiales circonférentielles déterminées de ladite bande de roulement.
On notera également que le procédé de prédiction selon l'invention comprend avantageusement l'information en temps réel du conducteur dudit véhicule de l'usure, soit de toutes les sculptures, soit de celle(s) d'entre elles le plus usées.
On notera que le procédé selon l'invention de prédiction de l'usure permet de connaître d'une manière fiable à un instant donné non seulement le degré d'usure d'un pneumatique, mais encore la durée d'usage restante ou le kilométrage restant qui en résultent.
On notera en outre que ce procédé de prédiction selon l'invention peut être utilisé pour fournir les caractéristiques d'usure prédites à des algorithmes de pilotage que comporte le système de sécurité du véhicule, ces algorithmes étant prévus pour commander des systèmes d'aide à la conduite tels que des systèmes « ABS » ou « ESP », de sorte à adapter les paramètres de pilotage de ces systèmes. Un système de prédiction de l'usure selon l'invention pour la mise en œuvre du procédé de prédiction détaillé ci-dessus est tel qu'il comporte essentiellement : une mémoire de véhicules à lecture et à écriture contenant une base de données relative à une pluralité de véhicules terrestres à moteur pourvus chacun de pneumatiques montés sur des roues, cette base de données comprenant, pour chaque véhicule, sa masse, ses caractéristiques géométriques et ses caractéristiques de rigidité de dérive, des moyens pour obtenir, à chaque tour de roue ou à des intervalles de temps donnés, des caractéristiques de roue relatives à au moins une roue comprenant les efforts appliqués au centre de cette roue dans les directions longitudinale X, transversale Y et verticale Z et les angles de carrossage γ et de dérive δ, une mémoire de pneumatiques à lecture et à écriture contenant une base de données relative à une pluralité de pneumatiques différents, telles que leurs dimensions et les caractéristiques géométriques et mécaniques de chacune de leurs sculptures, une première unité de traitement prévue pour traiter lesdites caractéristiques de roue en relation avec des paramètres de pneumatique extraits de ladite mémoire de pneumatiques caractérisant le pneumatique monté sur ladite roue, et pour en déduire à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés des caractéristiques de contact desdites sculptures caractérisant l'aire de contact dudit pneumatique avec le sol de roulage qui sont représentatives des efforts appliqués sur chaque sculpture dans lesdites directions X, Y et Z, - une seconde unité de traitement prévue pour prédire, à partir desdites caractéristiques de contact, des caractéristiques instantanées d'usure représentatives de l'usure de chaque sculpture à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés, et pour cumuler sur une période donnée ces caractéristiques instantanées, de sorte à obtenir pour chaque sculpture des caractéristiques prédites d'usure cumulée, et - une unité de recalage prévue pour intégrer à un instant donné au moins une caractéristique réelle d'usure cumulée du pneumatique sur au moins l'une des s culptures ou en moyenne sur une section axiale dudit pneumatique, pour comparer au moins l'une desdites caractéristiques prédites d'usure cumulée à la caractéristique d'usure réelle correspondante et pour prendre en compte le résultat de cette comparaison en vue de la réalisation d'un nouveau cycle de prédiction de caractéristiques corrigées d'usure instantanée et d'usure cumulée, ladite caractéristique réelle d'usure cumulée pouvant provenir de moyens de mesure montés ou non sur le véhicule.
Avantageusement, ledit système de prédiction de l'usure selon l'invention comporte en outre : - des moyens de mesure prévus pour mesurer en temps réel et à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés des sollicitations de roulage qui sont appliquées au centre de gravité du véhicule en roulage, et qui comprennent les intensités des accélérations longitudinales γx et transversales γY ou bien les forces longitudinales et transversales correspondantes Fx et FY, et - une troisième unité de traitement prévue pour traiter lesdites accélérations ou lesdites forces mesurées à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps en relation avec lesdits paramètres de véhicule, pour l'obtention à chaque tour de roue ou à ces intervalles desdites caractéristiques de roue.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites sollicitations de roulage comprennent également la vitesse V dudit véhicule mesurée également audit centre de gravité et/ou la charge transportée par ledit véhicule.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit système de prédiction de l'usure comprend en outre, en amont de ladite seconde unité de traitement, des moyens de mesure en temps réel de réglages statiques comprenant la pince et le carrossage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite seconde unité de traitement est prévue pour prédire lesdites caractéristiques instantanées d'usure en fonction de paramètres relatifs au sol de roulage tels que son caractère sec, humide ou mouillé (déterminé par exemple par la mise en action ou non des essuie-glaces) et/ou de la température dudit sol.
- Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, le système comporte des moyens de mesure desdites caractéristiques réelles d'usure cumulée montés sur ledit véhicule et destinés à informer en temps réel le conducteur du véhicule de l'atteinte d'un ou de plusieurs seuils prédéterminés d'usure sur au moins l'une desdites sculptures.
Selon un premier exemple de ce mode de réalisation se référant à la demande de brevet internationale PCT/EP02/10936 précitée, lesdits moyens de mesure sont prévus pour mesurer la capacité ou la résistance électrique à l'intérieur de ladite sculpture, et pour en déduire la hauteur de ladite sculpture par une relation reliant ladite capacité ou ladite résistance à cette hauteur. Selon un second exemple de ce mode de réalisation se référant à la demande de brevet internationale PCT/EP02/12262 précitée dans laquelle les sculptures du pneumatique sont reliées entre elles par des sillons et le véhicule comporte un châssis et un dispositif de suspension assurant une liaison flexible entre le châssis et la roue, lesdits moyens de mesure sont prévus pour : a) effectuer à un instant donné une mesure d'une valeur représentative de la distance entre, d'une part, un premier point solidaire dudit dispositif de suspension qui fait face audit pneumatique et qui occupe une position ou une pluralité de positions telles que la projection orthogonale dudit premier point sur le plan circonférentiel médian dudit pneumatique reste à égale distance de celle de l'axe de ladite roue sur ledit plan, ou un second point solidaire dudit châssis qui fait face audit pneumatique, et, d 'autre part, l e sommet de l'une au moins desdites sculptures en regard dudit premier ou second point, b) soit, dans un premier cas, effectuer audit instant donné une mesure d'une valeur de référence représentative d'une distance mesurée entre ledit premier ou second point et le fond de l'un desdits sillons en regard dudit premier ou second point, soit, dans un second cas, effectuer ultérieurement une mesure d'une autre valeur de référence représentative d'une distance mesurée entre ledit premier point et l'un desdits sommets, et pour c) comparer la valeur mesurée au § a) à la valeur de référence mesurée au § b) pour en déduire, dans le premier cas, une information d'usure représentative de la hauteur de la sculpture par mesure différentielle audit instant, et, dans le second cas, une information d'usure représentative de l'évolution de l'usure du sommet de la sculpture dans un intervalle de temps donné. Selon un troisième exemple de ce mode de réalisation se référant à la demande de brevet internationale PCT/EP03/00888 précitée, lesdits moyens de mesure sont prévus pour affecter, à une variable discrète d'impédance représentative de l'impédance d'un circuit accordé passif contenu dans l'une au moins des sculptures, une variable discrète d'usure représentative de l'usure de la sculpture. Selon un quatrième exemple de ce mode de réalisation se référant à la demande de brevet internationale PCT/EP03/00557 précitée, lesdits moyens de mesure sont prévus pour affecter, à une variable d'énergie représentative de l'énergie d'un rayonnement électromagnétique tel que la lumière visible transmis de l'espace extérieur à l'espace intérieur dudit pneumatique à travers l'une au moins desdites sculptures, une variable d'usure représentative de l'usure de ladite ou desdites sculptures.
Ladite variable d 'énergie est e Ile-même r eprésentative de l 'affleurement d 'un moyen de transmission de rayonnements électromagnétiques à la surface du sommet dudit élément.
- Selon un autre mode avantageux de réalisation de l'invention, lesdits moyens de mesure desdites caractéristiques réelles d'usure cumulée sont prévus sur le véhicule pour mesurer l'usure moyenne desdites sculptures sur une section axiale dudit pneumatique. Avantageusement, lesdits moyens de mesure sont prévus pour :
• estimer la valeur R^1 du rayon de roulement dudit pneumatique à un instant t, puis
• comparer cette valeur estimée R^1 à au moins une valeur de référence R^10 pour ce rayon de roulement correspondant à un degré déterminé d'usure du même pneumatique à un instant antérieur to, en calculant le rapport R^Λ/ R^10 , puis • déduire de ce rapport R,, t / R^1O le rapport d'usure moyenne sur une section axiale du pneumatique qui est égal à la hauteur moyenne ht des sculptures à l'instant t sur leur hauteur moyenne ht0 à l'instant to, par l'intermédiaire d'une loi d'usure spécifique audit pneumatique. Selon une autre caractéristique de cet autre mode de réalisation selon l'invention, ladite valeur R«it du rayon de roulement dudit pneumatique à un instant t est estimée par . des premiers moyens prévus pour mesurer à un instant t donné le nombre de tours de la roue sur laquelle est montée ledit pneumatique depuis ledit instant antérieur to, des seconds moyens prévus pour mesurer à cet instant t la distance parcourue par ledit véhicule depuis ledit instant antérieur to, des troisièmes moyens prévus pour mesurer à cet instant t des paramètres correctifs relatifs aux conditions de roulage dudit véhicule, comprenant notamment la température et la pression internes audit pneumatique, la charge et le couple moteur ou freineur appliqués audit pneumatique, et - un ordinateur de bord prévu pour fournir une valeur théoπque Rth,t du rayon de roulement à cet instant t par le rapport distance parcourue / nombre de tours de roue à cet instant t, pour calculer ladite valeur estimée R^1 du rayon de roulement à cet instant t à partir de la valeur théorique Ra1, et des paramètres correctifs, pour calculer le rapport de cette valeur estimée Re,tà la valeur estimée Re,to du rayon de roulement audit instant t0 et pour en déduire ledit rapport d'usure moyenne.
Avantageusement, lesdits premiers moyens comportent un système de freinage antiblocage « ABS » associé à un dispositif électronique de stabilité programmé « ESP ».
Egalement à titre avantageux, lesdits seconds moyens sont prévus pour mesurer ladite distance parcourue soit d'une manière directe par l'intermédiaire d'un radar de recul, soit d'une manière indirecte par l'intermédiaire d'un système mondial de positionnement « GPS », soit à partir du rapport vitesse réelle du véhicule / vitesse angulaire de la roue. Dans ce dernier cas, ledit rapport vitesse r éelle du véhicule / vitesse angulaire de la roue est avantageusement donné par l'association d'un radar anti-collision à un système de freinage antiblocage « ABS ». Les caractéπstiques précitées de la présente invention, ainsi que d'autres, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation de l'invention, donné à titre îllustratif et non limitatif, la description étant réalisée en relation avec le dessin joint, dans lequel :
La Fig. unique est un diagramme à blocs illustrant les éléments constitutifs essentiels, selon un exemple de réalisation de l'invention, d'un système pour la prédiction de l'usure d'au moins un pneumatique équipant un véhicule terrestre à moteur, et les étapes principales d'un procédé de prédiction de l'usure mis en œuvre au moyen de ce système.
Comme on peut le voir à la Fig. unique, un système de prédiction de l'usure selon un exemple de réalisation de l'invention comporte essentiellement : à titre optionnel seulement : une mémoire de parcours 10 à lecture et à écriture contenant une base de données relative à une pluralité de parcours pour véhicules terrestres à moteur, par exemple des circuits de type routiers ou autoroutiers ; une m émoire d e v éhicules 20 à 1 ecture et à écriture c ontenant u ne b ase de d onnées relative à une pluralité de véhicules terrestres à moteur pourvus chacun de pneumatiques montés sur des roues, cette base de données comprenant notamment, pour chaque véhicule, sa masse, ses caracténstiques géométriques (telles que la hauteur de son centre de gravité, son empattement, sa voie, ses réglages initiaux en pince et en c arrossage, 1 a c aractéπsation é lasto-cmématique de sa liaison au sol), et ses caractéristiques de rigidité de déπve ; - des moyens de mesure 30 prévus pour mesurer en temps réel et à chaque tour de roue ou à des intervalles de temps donnés, des sollicitations de roulage 31 qui sont appliquées au centre de gravité de l'un quelconque de ces véhicules en roulage (optionnellement à partir de paramètres 11 contenus dans la mémoire 10 caractéπsant l'un desdits parcours sélectionné) et qui comprennent notamment les intensités des accélérations longitudinales γx et transversales γy ou bien les forces correspondantes Fx et Fy, la vitesse V du véhicule mesurée également au centre de gravité et/ou la charge transportée, ou bien des moyens de mesure (non représentés) prévus pour mesurer directement des caractéristiques de roue 41 comprenant les efforts appliqués au centre de la roue dans les directions X, Y et Z et les angles de carrossage γ et de déπve δ ; seulement dans le cas de l'utilisation desdits moyens de mesure 30 . une unité de traitement 40 prévue pour traiter les sollicitations de roulage 31 mesurées à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés par les moyens de mesure 30 en relation avec des paramètres 21 extraits de la mémoire 20 caractéπsant spécifiquement le véhicule sélectionné, et pour en déduire à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps les caracténstiques de roue 41, - au moins une mémoire de pneumatiques 50 à lecture et à écπture contenant une base de données relative à une pluralité de pneumatiques différents, telles que leurs dimensions et les caracténstiques géométnques et mécaniques de chacune de leurs sculptures î, une unité de traitement 60 prévue pour traiter les caracténstiques de roue 41 en relation avec des paramètres 51 extraits de la mémoire 50 caractéπsant spécifiquement le pneumatique monté sur la roue, et pour en déduire à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés des caracténstiques 61 de sculptures i caracténsant l'aire de contact du pneumatique avec le sol de roulage qui sont représentatives des efforts appliqués sur chaque sculpture 1 dans les directions X, Y et Z, une unité de traitement 70 prévue pour prédire, à partir desdites caractéristiques 61 de sculptures i et éventuellement de paramètres relatifs au sol de roulage tels que son caractère sec ou mouillé et/ou de la température dudit sol, des caractéπstiques instantanées d'usure 71 représentatives de l'usure à chaque tour de roue de chaque sculpture î, et pour cumuler sur un cycle de période T déterminée ces caractéristiques instantanées d'usure prédites 71, de sorte à fournir au conducteur du véhicule des informations cumulées d'usure 72 suite à ce cycle de roulage qui sont prédites pour chaque sculpture i (ou au moins pour la sculpture i dont l'usure prédite est la plus prononcée), optionnellement, des moyens 80 montés sur ledit véhicule et prévus pour mesurer à un instant donné l'usure réelle de chaque sculpture i (usure locale) ou bien l'usure globale du pneumatique (î.e. moyenne sur une section axiale du pneumatique), cette usure locale ou globale pouvant avantageusement être mesurée d'une manière continue à chaque tour de roue ou bien d'une manière discrète en étant par exemple cumulée sur ladite péπode T, en fournissant des valeurs réelles d'usure 81 ou 82 (respectivement instantanées ou cumulées), une unité de recalage 90 prévue pour intégrer les valeurs réelles d'usure 81 ou 82, pour comparer les valeurs prédites d'usure 72 aux valeurs réelles d'usure correspondantes 82 et pour modifier lors du cycle de prédiction suivant le traitement par l'unité 40 des sollicitations de roulage 31 (voir flèche 100 représentant cette « initialisation » de l'unité de traitement 40), et un ordinateur de bord 110 installé dans l'habitacle du véhicule qui est relié à ladite unité de traitement 70, qui est destiné à informer le conducteur du véhicule de l'usure d'au moins un pneumatique à un instant donné, ou de la durée d'usage restante ou encore du kilométrage restant qui en résultent, et/ou qui est destiné à fournir les caractéristiques d'usure prédites à des algorithmes d e p îlotage q ue c emporte 1 e s ystème d e sécurité d u v éhicule, c es a lgoπthmes é tant prévus pour commander des systèmes d'aide à la conduite tels que des systèmes « ABS » ou « ESP ».
La mémoire 20 contenant la base de données relative aux véhicules comporte par exemple les paramètres 21 suivants pour chaque véhicule :
Masse supportée par l'essieu avant (kg),
Masse supportée par l'essieu arrière (kg),
Type de transmission : traction ou propulsion,
Empattement : distance entre l'essieu avant et l'essieu arrière : E en m, - Voies (avant/ arrière) : distances entre centres roue gauche et droit : Vl et V2 en m,
Raideurs de l'essieu (avant/ arrière) : KZl et KZ2 en N/m, Raideurs d'antiroulis (avant/ arrière) : Cl et C2 en Nm/rad,
Pinces statiques à la roue (avant/ arrière) : BlO et B20 en degrés,
Coefficients de braquage induit sous débattement vertical (avant/arrière) : B11/B21, degrés/m, - Carrossages statiques (avant/ arrière) : GlO et G20 en degrés,
Coefficients de carrossage induit sous débattement vertical (avant/arrière): G11/G21, degrés/m,
Coefficients de carrossage induit par le roulis (avant/arrière) : GB 1 , GB2 (degrés/degrés),
Hauteurs du centre de gravité, des centres de roulis avant/arrière : HG, HOl, H02 en m, - Taux d' anti-plongée (%),
Taux d'anti-cabrage (%),
Taux de répartition de freinage : % de l'effort freineur total passé sur l'essieu avant,
Vitesse de roulage du véhicule (V en km/h),
Coefficient aérodynamique, - Coefficient de résistance au roulement (%),
Accélération de la pesanteur : 9,81 en m/s2,
Bras de levier du couple d'auto-alignement : en m,
Angle de dérive à poussée nulle : dyO en degrés.
Les moyens de mesure 30 comportent des accéléromètres ou des dynamomètres respectivement prévus pour mesurer à chaque tour de roue ou à des intervalles e temps donnés les intensités des accélérations longitudinales γx et transversales γy ou bien des forces correspondantes Fx e t F y a ppliquées au centre d e g ravité d 'un v éhicule d onné, c es v aleurs d 'accélérations o u de forces étant fournies par exemple sous forme de bi-histogrammes γx / γy ou Fx / Fy (abscisse/ ordonnée) construits à la fréquence spatiale du tour de roue ou par intégration temporelle. On notera que ces accélérations ou ces forces peuvent aussi être obtenues à partir de systèmes « ABS », « ESP » ou « GPS ».
Comme indiqué précédemment, on notera que ces moyens de mesure 30 pourraient être remplacés par des moyens prévus pour mesurer directement les caractéristiques de roue 41 (comprenant les efforts appliqués au centre de la roue dans les directions X, Y et Z et les angles de carrossage γ et de dérive δ) à partir de la mesure des trois composantes de la résultante d'efforts exercés par le sol de roulage sur l'aire de contact du pneumatique, l aquelle est déterminée par traitement d'au moins deux mesures d'extension ou de contraction circonférentielle dans au moins un flanc du pneumatique en deux points fixes dans l'espace, situés à des azimuts différents le long de la circonférence. Cette contraction ou extension circonférentielle des flancs est avantageusement estimée par la mesure de la distance entre les fils de la nappe carcasse des flancs. On se reportera au document de brevet WO-A-03/014693 au nom des demanderesses pour une descπption détaillée de cette mesure des caractéristiques de roue 41 à partir des efforts dans l'aire de contact.
L'unité optionnelle de traitement 40 est par exemple prévue pour traiter ce bi-histogramme d'accélérations ou de forces et pour en déduire à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés les efforts appliqués au centre roue dans lesdites directions X, Y, Z et les angles de carrossage γ et de dérive δ (la vitesse V du véhicule étant entrée ou pas dans cette unité 40 comme une constante dépendant du circuit choisi). Pour le calcul des efforts appliqués au centre roue, les données d'entrée sont ces accélérations γx et γy, la charge statique du véhicule et éventuellement la vitesse et l'angle au volant, et l'on calcule dans un premier temps les efforts appliqués sur chaque essieu.
Tout d'abord, à partir de la charge globale du véhicule et de sa géométrie, sont déterminés les efforts Z par essieu. Puis, à partir de l'accélération γy et de la géométrie du véhicule, sont déterminés les efforts Y par essieu. Ensuite, à partir de l'accélération γx, de la géométrie du véhicule, de la loi de freinage et des répartitions de motricité, sont calculés les efforts X par essieu. En effet, le véhicule est soumis à une force de résistance aérodynamique, à la résistance au roulement de l'essieu avant et de l'essieu arrière et à une force de couple motrice ou freineuse (la distribution de cette force entre l'essieu avant et l'essieu arrière dépendant de la conception du véhicule et, dans le cas du freinage, la loi de freinage définit la répartition avant/arrière de cette force).
A partir des efforts X par essieu, on détermine les efforts X par roue. Puis sont c alculés 1 es efforts Z par roue, en prenant en compte les transferts de charge longitudinaux et transversaux. En effet, la charge verticale totale sur une roue est la somme de la charge statique sur la roue (égale à la moitié de la charge sur l'essieu) et des variations de charge respectivement dues aux transferts de charge longitudinal (équilibre en tangage) et transversal (équilibre en roulis).
A partir de là sont calculés les efforts Y par roue, via le calcul de la somme des braquages induits et des carrossages induits (induits par le roulis et sous débattement vertical), de la déπve des roues arrières (calcul de la dénve de c aisse et des e fforts Y des roues arrière) et des angles de dérive des roues avant (calcul de l'angle de braquage volant et des efforts Y des roues avant).
La mémoire de pneumatiques 50 contenant la base de données de pneumatiques contient notamment des paramètres pour chaque pneumatique, tels que le diamètre intérieur « au seat » du pneumatique, son diamètre extéπeur H, sa largeur axiale B et son rapport de forme H/B, et les caracténstiques géométriques et mécaniques de chaque sculpture i comprenant notamment les hauteurs de gomme h,, le taux d'entaillage (également appelé « taux de vide ») de chaque sculpture î dans l'aire de contact, et les rigidités Rx, et Ry1 de la sculpture i dans les directions X et Y
L'unité de traitement 60 est prévue pour traiter les informations d'efforts appliqués au centre roue et les angles de carrossage et de déπve en relation avec ces paramètres de pneumatique 51 extraits de la mémoire 50, via un modèle ou loi de pneumatique, pour en déduire à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés lesdites caractéπstiques de sculptures 61 dans l'aire de contact du pneumatique avec le sol de roulage, comme par exemple : les efforts fXl, fYl, fz, sur chaque sculpture i dans les directions X, Y, Z, respectivement, et la longueur L1 et la largeur I1 de chaque sculpture i dans l'aire de contact.
On notera que la mémoire de parcours précitée 10 à titre optionnel peut servir au « recalage » des unités de traitement 40 ou 60, pour tenir compte de la spécificité du sol de roulage, par exemple
L'unité de traitement 70 est prévue pour prédire via un modèle ou loi d'usure telle que la loi d'Archard bien connue de l'homme du métier J.F. ARCHARD (voir à ce sujet l'article
« Contact and rubbing of flat surfaces », J. Appl. Phys., 24 (1953) 981-988), à partir de ces caractéristiques 61 des sculptures i dans l'aire de contact et éventuellement du caractère plus ou moins sec ou mouillé du sol de roulage et de 1 a t empérature dudit sol, l esdites caractéristiques instantanées d'usure 71 de chaque sculpture i représentatives de l'usure à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps.
Ces caractéπstiques d'usure 71, telles que la perte de hauteur absolue ou relative de chaque sculpture i o u la v itesse d 'usure d e c elle-ci, s ont notamment fonction dé l a i ongueur g lissée d e chaque sculpture i dans l'aire de contact, des efforts précités fχls fy,, fZl sur chaque sculpture î, de l'abrasion du matéπau constituant chaque sculpture î, de la longueur L1 et de la largeur I1 de celle- ci.
On notera que l'unité de traitement 70 peut fournir des informations d'usure globales ou bien discriminées par zones du pneumatique (î e concernant la totalité ou bien une ou plusieurs zones dudit pneumatique qui sont par exemple réparties sur la largeur axiale de celle-ci, telles que les épaules et/ou une ou plusieurs zones admettant pour plan de symétrie le plan circonférentiel médian du pneumatique ou bien situées de part et d'autre de ce plan entre lesdites épaules).
Comme indiqué précédemment, on obtient lesdites informations d'usure 72 prédites sur un cycle de péπode T en cumulant sur le nombre de tours compπs dans ce cycle ou par intégration temporelle ces informations instantanées 71. Comme indiqué ci-dessus, on notera que ces informations cumulées 72 obtenues peuvent être globales ou bien discriminées par zones du pneumatique. On compare ensuite via l'unité de recalage 90 ces informations prédites 72 à des informations d'usure 82 intégrées préalablement dans l'unité de recalage et ayant été directement obtenues :
- soit par l'intermédiaire d'un constat visuel à l'arrêt du véhicule réalisé par le conducteur de ce dernier ou par un spécialiste extérieur, par exemple,
- soit avantageusement par l'intermédiaire desdits moyens 80 de mesure de l'usure du pneumatique, en continu ou en discontinu (à l'arrêt et/ou en roulage du véhicule), dont est pourvu le véhicule pour informer en temps réel le conducteur de l'atteinte d'un ou plusieurs seuils prédéterminés d'usure, soit sur au moins une sculpture i, soit en moyenne sur une section axiale du pneumatique.
Lorsque le système est prévu pour utiliser des valeurs réelles d'usure cumulées obtenues par l'intermédiaire d'un constat visuel ou de mesures indépendantes du véhicule, par exemple avec un profondimètre, il comprend des moyens pour recevoir simplement ces valeurs et les intégrer en mémoire. Ces moyens peuvent comprendre une prise sur laquelle on peut venir connecter un boîtier avec un clavier pour les rentrer manuellement. On peut aussi envisager de connecter directement le système et un appareil extérieur de mesure via cette prise.
A titre de moyens 80 de mesure de l'usure sur au moins une sculpture i du pneumatique (ou sur chacune des sculptures i), on utilise avantageusement ceux décrits dans les demandes de brevet internationales précitées : PCT/EP02/10936, PCT/EP02/ 12262, PCT/EP03/00888 et PCT/EP03/00557.
A titre de moyens 80 de mesure de l'usure moyenne sur une section axiale du pneumatique, on utilise avantageusement des moyens destinés à estimer la valeur Re,t du rayon de roulement du pneumatique à un instant t , p uis à comparer c ette v aleur e stimée R e,t à a u m oins u ne v aleur d e référence Reit0 pour ce rayon de roulement correspondant à un degré déterminé d'usure du même pneumatique à un instant antérieur to (correspondant par exemple à une usure nulle du pneumatique) en calculant le rapport Re,t / Re,to, puis à déduire de ce rapport R^, / Re,to le rapport d'usure moyenne sur une section axiale du pneumatique qui est égal à la hauteur moyenne ht des sculptures à l'instant t sur leur hauteur moyenne hω à l'instant to, par l'intermédiaire d'une loi d'usure spécifique au pneumatique.
Ces moyens 80 de mesure du rayon de roulement du ou des pneumatiques comportent essentiellement, dans le véhicule qui en est équipé : - des premiers moyens pour mesurer à un instant t donné le nombre de tours de la roue sur laquelle est montée le ou chaque pneumatique depuis un instant de référence to, comportant avantageusement un système ABS associé à un système ESP, ces deux systèmes permettant d'obtenir une précision de mesure du nombre de tours de roue à environ 1/48 ou 1/96 de tour près ; des seconds moyens pour mesurer à cet instant t la distance parcourue par le véhicule depuis cet instant to, soit d'une manière directe par l'intermédiaire d'un radar de recul (comportant d'une manière connue des capteurs d'ultrasons), soit d'une manière indirecte par l'intermédiaire d'un système GPS (« global positioning System » ou système mondial de positionnement), soit encore à p artir d u rapport vitesse r éelle d u v éhicule / v itesse a ngulaire d e la roue q m p eut ê tre donné par l'association d'un radar anti-collision à un système ABS ; des troisièmes moyens pour mesurer à cet instant t des paramètres correctifs relatifs aux conditions de roulage du véhicule, ces troisièmes moyens comprenant notamment la température et la pression internes au pneumatique, la charge et le couple moteur ou fremeur appliqués à ce pneumatique, un ordinateur de bord prévu pour fournir, pour le ou chaque pneumatique considéré :
• une v aleur t héoπque R th,t du r ayon d e roulement à l 'instant t, d onnée p ar le rapport de la distance parcourue au nombre de tours de roue,
• une valeur estimée Re,t (î.e. corrigée) du rayon de roulement de ce pneumatique à partir de ladite valeur théorique Rth,t et desdits paramètres correctifs,
• le rapport de cette valeur estimée R^1 à la valeur estimée R^to du rayon de roulement du même pneumatique audit instant de référence to, • le r apport d 'usure g lobale ( î.e. e n m oyenne s ur 1 a s ection d u p neumatique ) égal à la hauteur moyenne ht des sculptures à l'instant t sur leur hauteur moyenne ht0 à l' instant t0, à partir d udit r apport R e,t / Re,to e t p ar l 'intermédiaire d'une 1 oi d 'usure e mpiπque s pécifique à c e pneumatique.
Toujours en référence à la Fig. unique, on corrige ensuite lors du cycle de mesure suivant, via l'unité de recalage 90, le traitement par l'unité 40 des sollicitations de roulage 31, par exemple en tenant compte de la différence ou du quotient existant entre ces valeurs prédites et mesurées ou encore en utilisant la caractéπstique de vitesse d'usure sur les derniers kilomètres parcourus, pour corriger la caractéπstique d'usure prédite cumulée, de telle sorte qu'un nouveau cycle de prédictions puisse être réalisé (toujours pour la globalité du pneumatique ou bien seulement pour certaines zones de celui-ci).
L'ordinateur de bord 110 informe en continu ou sur demande le conducteur du véhicule de l'usure correspondant soit à toutes les sculptures ou à celle(s) d'entre elles qui est ou sont le plus usée(s), soit aux sculptures ou à celle(s) d'entre elles qui est ou sont le plus usée(s) sur une ou plusieurs zones du pneumatique dans une section axiale de celle-ci. Cet ordinateur 110 peut également informer le conducteur de la durée d'usage restante ou encore du kilométrage restant compte tenu de cette usure, et/ou adapter des paramètres de pilotage de systèmes d'aide à la conduite tels que des systèmes « ABS » ou « ESP ».

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique dont la bande de roulement comporte des sculptures et qui équipe un véhicule terrestre à moteur, comprenant les étapes successives suivantes :
(i) l'obtention à chaque tour de roue ou à des intervalles de temps donnés de caractéristiques de roue (41) relatives à au moins une roue c omprenant les efforts appliqués au centre de cette roue dans les directions longitudinale, transversale et verticale et les angles de carrossage γ et de dérive δ, (ii) un traitement desdites caractéristiques de roue (41) en relation avec des paramètres (51) caractérisant le pneumatique montée sur ladite roue, pour l'obtention à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés de caractéristiques de contact (61) desdites sculptures caractérisant l'aire de contact dudit pneumatique avec le sol de roulage qui sont représentatives des efforts appliqués sur chaque sculpture dans lesdites directions longitudinale, transversale et verticale, et (iii) un traitement des caractéristiques de contact (61) pour prédire des caractéristiques instantanées d'usure (71) représentatives de l'usure de chaque sculpture à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés, et une sommation de ces caractéristiques instantanées sur une période donnée pour obtenir, pour chaque sculpture, des caractéristiques prédites d'usure cumulée, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes successives suivantes : (iv) une mesure à un instant donné d'au moins une caractéristique réelle d'usure cumulée
(82) du pneumatique sur au moins l'une des sculptures ou en moyenne sur une section axiale du pneumatique,
(v) une comparaison d'au moins l'une desdites caractéristiques prédites cumulées (72) obtenues en (iii) à la caractéristique réelle (82) correspondante mesurée en (iv), et (vi) une prise en compte du résultat de la comparaison prévue en (v) pour la réalisation d'un nouveau cycle de prédiction de caractéristiques corrigées d'usure instantanée et d'usure cumulée.
2. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 1, tel qu'il comprend, antérieurement à ladite étape (i) :
- une mesure en temps réel et à chaque tour de roue ou auxdits intervalles de temps donnés, de sollicitations de roulage (31) qui sont appliquées au centre de gravité dudit véhicule en roulage sur ce parcours et qui comprennent les intensités des accélérations longitudinales γx et transversales γy ou bien les forces longitudinales et transversales correspondantes Fx et Fy, puis - un traitement desdites accélérations ou forces mesurées à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps en relation avec des paramètres (21) caractérisant le véhicule, pour l'obtention à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps desdites caractéristiques (41) visées à ladite étape (î).
3. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 2, tel que lesdites sollicitations de roulage comprennent également la vitesse V dudit véhicule mesurée également audit centre de gravité et/ou la charge transportée par ledit véhicule.
4. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 1, tel que lesdites caractéristiques de roue sont obtenues directement à ladite étape (î) à partir de la mesure des trois composantes de la résultante d'efforts exercés par le sol de roulage sur l'aire de contact dudit pneumatique, et tel que ladite mesure est déterminée par traitement d'au moins deux mesures d'extension ou de contraction circonférentielle dans au moins un flanc du pneumatique en deux points fixes dans l'espace, situés à des azimuts différents le long de la circonférence.
5. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, tel qu'il comprend la mesure en temps réel de réglages statiques comprenant la pmce et le carrossage, antérieurement à ladite étape (m).
6. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, tel que le traitement visé à ladite étape (m) est en outre fonction de paramètres relatifs au sol de roulage tels que son caractère sec, humide ou mouillé et/ou dudit sol, pour la prédiction desdites caractéristiques instantanées d'usure (71).
7. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, tel que lesdites caractéristiques réelles d'usure cumulée (82) visées à ladite étape (îv) sont obtenues par un examen dudit pneumatique à l'arrêt dudit véhicule.
8. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, tel que lesdites caractéπstiques réelles d'usure cumulée (82) visées à ladite étape (îv) sont obtenues par l'intermédiaire de moyens (80) de mesure de l'usure dudit pneumatique, e n c ontmu o u e n d îscontmu, d ont e st pourvu 1 edit v éhicule e t q ui s ont destinés à informer en temps réel le conducteur dudit véhicule de l'atteinte d'un ou de plusieurs seuils prédéterminés d'usure sur au moins l'une desdites sculptures.
9. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 8, tel que ladite étape (îv) consiste à réaliser une mesure de capacité ou de résistance électrique à l'intéπeur de ladite sculpture, et à en déduire la hauteur de cette sculpture par une relation reliant ladite capacité ou ladite résistance à cette hauteur.
10. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 8, les sculptures dudit pneumatique étant reliées entre elles par des sillons et ledit véhicule comportant un châssis et un dispositif de suspension assurant une liaison flexible entre le châssis et la roue, tel que ladite étape (îv) consiste : a) à effectuer à un instant donné une mesure d'une valeur représentative de la distance entre, d'une part, un premier point solidaire dudit dispositif de suspension qui fait face audit pneumatique et qui occupe une position ou une pluralité de positions telles que la projection orthogonale dudit premier point sur le plan circonférentiel médian dudit pneumatique reste à égale distance de celle de l'axe de ladite roue sur ledit plan, ou un second point solidaire dudit châssis qui fait face audit pneumatique, et, d'autre part, le sommet de l'une au moins desdites sculptures en regard dudit premier ou second point, b) soit, dans un premier cas, à effectuer audit instant donné une mesure d'une valeur de référence représentative d'une distance mesurée entre ledit premier ou second point et le fond de l'un desdits sillons en regard dudit premier ou second point, soit, dans un second cas, à effectuer ultérieurement une mesure d'une autre valeur de référence représentative d'une distance mesurée entre ledit premier point et l'un desdits sommets, et c) à comparer la valeur mesurée en a) à la valeur de référence mesurée en b) pour en déduire, dans ledit premier cas, une information d'usure représentative de la hauteur de ladite sculpture par mesure différentielle audit instant, et, dans ledit second cas, une information d'usure représentative de l'évolution de l'usure du sommet de ladite sculpture dans un intervalle de temps donné.
11. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 8, caractéπsé en ce que ladite étape (îv) comprend l'affectation, à une variable discrète d'impédance représentative de l'impédance d'un circuit accordé passif contenu dans l 'une au moins desdites sculptures, d'une variable discrète d'usure représentative de l'usure de ladite sculpture
12. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 8, tel que ladite étape (îv) comprend l'affectation, à une vaπable d'énergie représentative de l'énergie d'un rayonnement électromagnétique, tel que la lumière visible, transmis de l'espace extérieur à l'espace intérieur dudit pneumatique à travers l'une au moins desdites sculptures, d'une vaπable d'usure représentative de l'usure de ladite ou desdites sculptures.
13. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 12, tel que ladite variable d'énergie est elle-même représentative de l'affleurement d'un moyen de transmission de rayonnements électromagnétiques à la surface du sommet dudit élément.
14. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, tel que lesdites caractéristiques réelles d'usure cumulée (82) visées à ladite étape (iv) sont obtenues par l'intermédiaire de moyens (80) prévus sur ledit véhicule pour la mesure de l'usure moyenne desdites sculptures sur une section axiale dudit pneumatique .
15. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 14, tel que ladite étape (iv) consiste successivement : à estimer la valeur R^ du rayon de roulement dudit pneumatique à un instant t, à comparer cette valeur estimée R^ à au moins une valeur de référence R^10 pour ce rayon de roulement correspondant à un degré déterminé d'usure du même pneumatique à un instant antérieur t0, en calculant le rapport R^4 / Re,to , à déduire de ce rapport R^t / Re,ω le rapport d'usure moyenne sur une section axiale du pneumatique qui est égal à la hauteur moyenne ht des sculptures à l'instant t sur leur hauteur moyenne ht0 à l'instant to, par l'intermédiaire d'une loi d'usure spécifique audit pneumatique.
16. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon la revendication 15, tel que ladite valeur R61, du rayon de roulement dudit pneumatique à un instant t est estimée par : la m esure à un instant t d onné d u n ombre d e t ours de 1 a r oue sur 1 aquelle e st m ontée 1 edit pneumatique depuis ledit instant antérieur to, la mesure à cet instant t de la distance parcourue par ledit véhicule depuis ledit instant antérieur t0, l'obtention d'une valeur théorique R^1 du rayon de roulement à cet instant t par le rapport de ladite distance parcourue sur ledit nombre de tours de roue audit instant t, la mesure à cet instant t de paramètres correctifs relatifs aux conditions de roulage dudit véhicule, comprenant notamment la température et la pression internes audit pneumatique, la charge et le couple moteur ou freineur appliqués audit pneumatique, et le calcul de ladite valeur estimée Re,t du rayon de roulement dudit pneumatique audit instant t à partir de ladite valeur théorique Rth,t et desdits paramètres correctifs.
17. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 16, tel que ladite étape (vi) comprend une initialisation de ladite ou chaque caractéristique prédite cumulée (72) obtenue en (iii) pour le cycle suivant de prédiction, compte tenu de la différence existant entre la valeur de ladite ou chaque caractéπstique prédite cumulée (72) et celle de la caractéristique réelle d'usure cumulée (82) correspondante mesurée en (îv).
18. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 16, tel que ladite étape (vi) comprend une correction adaptative des traitements prévus auxdites étapes (n) et (m) lors du cycle suivant de prédiction, compte tenu du rapport entre ladite ou chaque caractéristique prédite cumulée (72) obtenue en (in) et la caractéristique réelle d'usure cumulée correspondante mesurée en (îv).
19. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 16, tel que ladite étape (vi) comprend une correction de ladite ou chaque caractéπstique prédite cumulée (72) obtenue en (ni) compte tenu de la vitesse d'usure dudit pneumatique sur les derniers kilomètres parcourus.
20. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 19, tel que lesdites caracténstiques prédites d'usure instantanées et/ou lesdites caractéπstiques d'usure cumulée obtenues en (ni) sont r eprésentatives d'une ou plusieurs zones axiales circonférentielles déterminées de ladite bande de roulement.
21. Procédé pour prédire l'usure d'au moins un pneumatique selon l'une des revendications 1 à 20, tel qu'il comprend l'information en temps réel du conducteur dudit véhicule de l'usure, soit de toutes les sculptures, soit de celle(s) d'entre elles le plus usées.
22. Système de prédiction de l'usure pour la mise en œuvre du procédé de prédiction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système comporte essentiellement : une mémoire de véhicules (20) à lecture et à écriture contenant une base de données relative à une pluralité de véhicules terrestres à moteur pourvus chacun de pneumatiques montés sur des roues, cette base de données comprenant, pour chaque véhicule, sa masse, ses caractéπstiques géométriques et ses caractéπstiques de rigidité de dérive, des moyens pour obtenir, à chaque tour de roue ou à des intervalles de temps donnés, des caractéπstiques de roue (41) relatives à au moins une roue comprenant les efforts appliqués au centre de cette roue dans les directions longitudinale X, transversale Y et verticale Z et les angles de carrossage γ et de dérive δ, - une mémoire de pneumatiques (50) à lecture et à écnture contenant une base de données relative à une pluralité de pneumatiques différents, telles que leurs dimensions et les caractéπstiques géométπques et mécaniques de chacune de leurs sculptures, une première unité de traitement (60) prévue pour traiter lesdites caractéristiques de roue (41) en relation avec des paramètres de pneumatique (51) extraits de ladite mémoire de pneumatique (50) caractérisant le pneumatique monté sur ladite roue, et pour en déduire à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés des caractéristiques de contact (61) desdites sculptures caractérisant l'aire de contact dudit pneumatique avec le sol de roulage dudit parcours qui sont représentatives des efforts appliqués sur chaque sculpture dans lesdites directions X, Y et Z, une seconde unité de traitement (70) prévue pour prédire, à partir desdites caractéristiques de contact (61), des caractéristiques instantanées d'usure (71) représentatives de l'usure de chaque sculpture à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés, et pour cumuler sur une période donnée ces caractéristiques instantanées (71), de sorte à obtenir pour chaque sculpture des caractéristiques prédites d'usure cumulée (72), et une unité de recalage (90) prévue pour intégrer à un instant donné au moins une caractéristique réelle d'usure cumulée (82) du pneumatique sur au moins l'une des sculptures ou en moyenne sur une section axiale dudit pneumatique, pour comparer au moins l'une desdites caractéristiques prédites d'usure cumulée (72) à la caractéristique d'usure réelle correspondante (82) et pour prendre en compte le résultat de cette comparaison en vue de la réalisation d'un nouveau cycle de prédiction de caractéristiques corrigées d'usure instantanée et d'usure cumulée, ladite caractéristique réelle d'usure cumulée (82) pouvant provenir de moyens de mesure montés ou non sur le véhicule.
23. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 22, tel qu'il comporte en outre :
- des moyens de mesure (30) prévus pour mesurer en temps réel et à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps donnés, des sollicitations de roulage (31) qui sont appliquées au centre de gravité du véhicule en roulage, et qui comprennent les intensités des accélérations longitudinales γx et transversales γy ou bien les forces longitudinales et transversales correspondantes Fx et Fy, et
- une troisième unité de traitement (40) prévue pour traiter lesdites accélérations ou lesdites forces mesurées à chaque tour de roue ou à ces intervalles de temps en relation avec lesdits paramètres de véhicule (21), pour l'obtention à chaque tour de roue ou à ces intervalles desdites caractéristiques de roue (41).
24. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 23, tel que lesdites sollicitations de roulage (31) comprennent également la vitesse V dudit véhicule mesurée également audit centre de gravité et/ou la charge transportée par ledit véhicule.
25. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 22, tel qu'il comporte des moyens prévus pour mesurer directement lesdites caractéristiques de roue à partir de la mesure des trois composantes de la résultante d'efforts exercés par le sol de roulage sur l'aire de contact dudit pneumatique, et tel que ladite mesure est déterminée par traitement d'au moins deux mesures d'extension ou de contraction circonférentielle dans au moins un flanc du pneumatique en deux points fixes dans l'espace, situés à des azimuts différents le long de la circonférence.
26. Système de prédiction de l'usure selon l'une des revendications 22 à 25, tel qu'il comprend en outre, en amont de ladite seconde unité de traitement (70), des moyens de mesure en temps réel de réglages statiques comprenant la pince et le carrossage.
27. Système de prédiction de l'usure selon l'une des revendications 22 à 26, tel que ladite seconde unité de traitement (70) est prévue pour prédire lesdites caractéristiques instantanées d'usure (71) en fonction de paramètres relatifs au sol de roulage tels que son caractère sec, humide ou mouillé et/ou de la température dudit sol.
28. Système de prédiction de l'usure selon l'une des revendications 22 à 27, tel qu'il comporte en o utre des moyens ( 80) de mesure desdites c aractéristiques réelles d'usure cumulée (82) montés sur ledit véhicule et destinés à informer en temps réel le conducteur dudit véhicule de l'atteinte d'un ou de plusieurs seuils prédéterminés d'usure sur au moins l'une desdites sculptures.
29. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 28, tel que lesdits moyens de mesure (80) sont prévus pour mesurer la capacité ou la résistance électrique à l'intérieur de ladite sculpture, et pour en déduire la hauteur de ladite sculpture par une relation reliant ladite capacité ou ladite résistance à cette hauteur.
30. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 28, tel que, les sculptures dudit pneumatique étant reliées entre elles par des sillons et ledit véhicule comportant un châssis et un dispositif de suspension assurant une liaison flexible entre le châssis et la roue, lesdits moyens de mesure (80) sont prévus pour : a) effectuer à un instant donné une mesure d'une valeur représentative de la distance entre, d'une part, un premier point solidaire dudit dispositif de suspension qui fait face audit pneumatique et qui occupe une position ou une pluralité de positions telles que la projection orthogonale dudit premier point sur le plan circonférentiel médian dudit pneumatique reste à égale distance de celle de l'axe de ladite roue sur ledit plan, ou un second point solidaire dudit châssis qui fait face audit pneumatique, et, d 'autre part, l e sommet de l'une au moins desdites sculptures en regard dudit premier ou second point, b) soit, dans un premier cas, effectuer audit instant donné une mesure d'une valeur de référence représentative d'une distance mesurée entre ledit premier ou second point et le fond de l'un desdits sillons en regard dudit premier ou second point, soit, dans un second cas, effectuer ultéπeurement une mesure d'une autre valeur de référence représentative d'une distance mesurée entre ledit premier point et l'un desdits sommets, et pour c) comparer la valeur mesurée au paragraphe a) à la valeur de référence mesurée au paragraphe b) pour en déduire, dans ledit premier cas, une information d'usure représentative de la hauteur de ladite sculpture par mesure différentielle audit instant, et, dans ledit second cas, une information d'usure représentative de l'évolution de l'usure du sommet de ladite sculpture dans un intervalle de temps donné.
31. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 28, tel que lesdits moyens de mesure (80) sont prévus pour affecter, à une vaπable discrète d'impédance représentative de l'impédance d'un circuit accordé passif contenu dans l'une au moins desdites sculptures, une vaπable discrète d'usure représentative de l'usure de ladite sculpture.
32. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 28, tel que lesdits moyens de mesure (80) sont prévus pour affecter, à une vaπable d'énergie représentative de l'énergie d'un rayonnement électromagnétique tel que la lumière visible transmis de l'espace extéπeur à l'espace mténeur dudit pneumatique à travers l'une au moins desdites sculptures, une vaπable d'usure représentative de l'usure de ladite ou desdites sculptures.
33. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 32, tel que ladite variable d'énergie est elle-même représentative de l'affleurement d'un moyen de transmission de rayonnements électromagnétiques à la surface du sommet dudit élément.
34 Système de prédiction de l'usure selon l'une des revendications 22 à 27, tel que lesdits moyens de mesure (80) sont prévus sur ledit véhicule pour mesurer l'usure moyenne desdites sculptures sur une section axiale dudit pneumatique.
35. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 34, tel que lesdits moyens de mesure (80) sont prévus pour : - estimer la valeur Re,t du rayon de roulement dudit pneumatique à un instant t, puis comparer cette valeur estimée Re t à au moins une valeur de référence Re]to pour ce rayon de roulement correspondant à un degré déterminé d'usure du même pneumatique à un instant antérieur to, en calculant le rapport Re,t/ Rε.to , puis déduire de ce rapport Re,t / Re.to le rapport d'usure moyenne sur une section axiale du pneumatique qui est égal à la hauteur moyenne ht des sculptures à l'instant t sur leur hauteur moyenne ht0 à l'instant to, par l'intermédiaire d'une loi d'usure spécifique audit pneumatique.
36. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 35, tel que ladite valeur R^1 du rayon de roulement dudit pneumatique à un instant t est estimée par : - des premiers moyens prévus pour mesurer à un instant t donné le nombre de tours de la roue sur laquelle est montée ledit pneumatique depuis ledit instant antérieur to, des seconds moyens prévus pour mesurer à cet instant t la distance parcourue par ledit véhicule depuis ledit instant antérieur to, des troisièmes moyens prévus pour mesurer à cet instant t des paramètres correctifs relatifs aux conditions de roulage dudit véhicule, comprenant notamment la température et la pression internes audit pneumatique, la charge et le couple moteur ou freineur appliqués audit pneumatique, et un ordinateur de bord prévu pour fournir une valeur théoπque Rti,,t du rayon de roulement à cet instant t par le rapport distance parcourue / nombre de tours de roue à cet instant t, pour calculer ladite valeur estimée R61 du rayon de roulement à cet instant t à partir de la valeur théorique R1^t et des paramètres correctifs, pour calculer le rapport de cette valeur estimée Rejt à la valeur estimée R610 du rayon de roulement audit instant to et pour en déduire ledit rapport d'usure moyenne.
37. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 36, tel que lesdits premiers moyens comportent un système de freinage antiblocage « ABS » associé à un dispositif électronique de stabilité programmé « ESP ».
38. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 36 ou 37, tel que lesdits seconds moyens sont prévus pour mesurer ladite distance parcourue d'une manière directe par l'intermédiaire d'un radar de recul.
39. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 36 ou 37, tel que lesdits seconds moyens sont prévus pour mesurer ladite distance parcourue d'une manière indirecte par l'intermédiaire d'un système mondial de positionnement « GPS ».
40. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 36 ou 37, tel que lesdits seconds moyens sont prévus pour mesurer ladite distance parcourue à partir du rapport vitesse réelle du véhicule / vitesse angulaire de la roue.
41. Système de prédiction de l'usure selon la revendication 40, tel que ledit rapport vitesse réelle du véhicule / vitesse angulaire de la roue est donné par l'association d'un radar anti-collision à un système de freinage antiblocage « ABS ».
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